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Die Installation eines Active Harmonic Filter (AHF) oder Static Var Generator (SVG) ist nicht einfach nur eine Frage der Wahl der korrekten Strom- oder kVAr-Bemessung. In Fabriken, Rechenzentren, gewerblichen Gebäuden und Infrastrukturprojekten mit mehreren Transformatoren oder Sammelschienenabschnitten kann der Standort der Ausrüstung die Kompensationsleistung direkt beeinflussen.
Sollte ein großer AHF oder SVG an der zentralen Niederspannungssammelschiene installiert werden oder sollten mehrere kleinere Einheiten in der Nähe einzelner Lasten platziert werden? Die richtige Antwort hängt von der elektrischen Topologie, der Lastverteilung und den Projektzielen ab.
Ein AHF misst den Oberschwingungsstrom und speist einen gleichen Strom in der entgegengesetzten Phase ein, um die Oberschwingungsverzerrung zu reduzieren. Er wird hauptsächlich für nichtlineare Lasten wie Frequenzumrichter, USV-Anlagen, Gleichrichter, Schweißmaschinen und Schaltnetzteile verwendet.
Ein SVG liefert oder absorbiert dynamisch Blindstrom, um den Leistungsfaktor zu verbessern und induktive oder kapazitive Lasten zu kompensieren. Beide Geräte sind parallel zum elektrischen System geschaltet und basieren auf Stromwandlersignalen für die Echtzeitsteuerung.
Bei beiden Produkten muss der Messpunkt die Lasten, die eine Kompensation erfordern, korrekt repräsentieren. Ein geeignetes Produkt, das am falschen Ort installiert ist, kann begrenzte Ergebnisse liefern oder fehlerhaft arbeiten.
Zentrale Kompensation bedeutet die Installation eines AHF oder SVG an der Hauptschalttafel, normalerweise in der Nähe des Transformator-Einspeisepunkts oder des Verknüpfungspunktes.
Diese Anordnung kann effektiv sein, wenn die meisten problematischen Lasten an dieselbe Sammelschiene angeschlossen sind und die elektrische Topologie stabil bleibt. Ein zentrales System kann die Gesamtlast überwachen, den gesamten Leistungsfaktor verbessern und den Oberschwingungsstrom reduzieren, der zurück zum Transformator und zur Netzversorgung fließt.
Die zentrale Installation reduziert zudem die Anzahl der Kompensationsschaltschränke, Kommunikationsschnittstellen und Wartungspunkte. Sie ist oft geeignet, wenn das Projektziel darin besteht, eine Anforderung an die Spannungsqualität am Haupteinspeisepunkt zu erfüllen.
Allerdings fließt der Oberschwingungsstrom weiterhin durch nachgeschaltete Kabel und Verteilerschränke, bevor er den zentralen AHF erreicht. Wenn eine bestimmte Produktionslinie starke Oberschwingungen erzeugt, können diese nachgeschalteten Komponenten weiterhin zusätzliche Erwärmung und elektrische Belastung erfahren.
Dezentrale Kompensation platziert kleinere AHF- oder SVG-Einheiten in der Nähe der Hauptstörquellen. Zum Beispiel kann ein AHF neben einer Gruppe von Hochleistungs-Frequenzumrichtern installiert werden, während ein SVG eine sich schnell ändernde Motor- oder Schweißlast versorgen kann.
Dieser Ansatz verhindert, dass Oberschwingungs- oder Blindstrom durch einen größeren Teil des Verteilungsnetzes zirkuliert. Er ermöglicht es auch, jedes System entsprechend den tatsächlichen Eigenschaften seiner lokalen Last zu dimensionieren.
Dezentrale Kompensation ist besonders nützlich, wenn Lasten über verschiedene Werkstätten, Etagen oder Transformatorzonen verteilt sind. Wenn ein Abschnitt abgeschaltet wird, können die Kompensationsgeräte in anderen Abschnitten unabhängig weiterarbeiten.
Die Hauptnachteile sind der Bedarf an mehr Installationsplatz, zusätzlichen Schutzgeräten und mehreren Wartungspunkten.
Eine Anlage mit zwei Transformatoren und einem Sammelschienenkuppler erfordert eine sorgfältige Analyse. Wenn der Kuppler geöffnet ist, arbeitet jeder Transformator- und Sammelschienenabschnitt normalerweise als unabhängiges elektrisches System. Jeder Abschnitt erfordert daher seine eigene Mess- und Kompensationsstrategie.
Wenn der Kuppler geschlossen ist, kann sich der Strompfad ändern. Ein AHF oder SVG darf keine unvollständigen, duplizierten oder widersprüchlichen Stromwandlersignale erhalten. Stromwandlerposition, Polarität, Phasenfolge und die Beziehung zwischen dem Stromwandler und dem Kompensationsanschlusspunkt müssen alle überprüft werden.
Anlagen, die automatische Umschalter verwenden oder häufig ihre Sammelschienenkonfiguration ändern, erfordern möglicherweise auch eine Steuerungsverriegelung oder verschiedene Betriebsmodi. Jeder normale und Notfall-Schaltzustand sollte vor der Installation überprüft werden.
Viele Anlagen profitieren von einer Kombination aus zentraler und dezentraler Kompensation. Ein Zweig-AHF kann Oberschwingungen in der Nähe einer großen nichtlinearen Last steuern, während ein zentraler SVG den gesamten Leistungsfaktor der Anlage verwaltet. Dieser Ansatz kombiniert lokalen Schutz mit einer anlagenweiten Verbesserung der Spannungsqualität.
Bevor die endgültige Anordnung ausgewählt wird, sollten Ingenieure das einpolige Schaltbild, die Schaltlogik, das Oberschwingungsspektrum, THDi, THDv, den Leistungsfaktor, die Blindleistung, die Phasenunsymmetrie und den maximalen Betriebsstrom unter verschiedenen Produktionsbedingungen überprüfen.
YT Electric bietet modulare AHF- und SVG-Lösungen für zentrale, dezentrale und hybride Spannungsqualitätssysteme. Durch die Analyse der tatsächlichen elektrischen Topologie, anstatt sich nur auf die Transformatorkapazität zu verlassen, kann für jedes Projekt eine genauere, zuverlässigere und erweiterbare Kompensationslösung entwickelt werden.
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